ejecución”

En el marco de una operación subterránea, los avances en estudios asociados a las propiedades físicas de las rocas juegan un rol decisivo para crear un entorno de trabajo más seguro y eficiente El Ing Leopoldo Ancasi ofrece su perspectiva en relación a técnicas aplicadas en la construcción de rampas, galerías y chimeneas, así como los elementos utilizados en una correcta fortificación

Fortificación de túneles y galerías –Creación de un entor no de trabajo más seguro y eficiente

Para generar un entor no seguro en las excavaciones subterráneas, es de vital importancia conocer y respetar los ciclos de trabajo y los estándares proporcionados por la ingeniería de la ejecución de las excavaciones

El primer paso es contar con la información de calidad de roca foración y voladura para minimizar el daño a los contornos de la excavación

Una vez ejecutada cada voladura, es importante el mapeo del macizo rocoso y con ellos la definición del tipo de sostenimiento acorde al estándar de sostenimiento definido en una primera instancia.

Por ultimo las tareas de sostenimiento deben ser ejecutadas de acuerdo al diseño entregado, siendo importante el control en la ejecución y los ensayos de control de calidad de los elementos de

“Las tareas de sostenimiento deben ser ejecutadas de acuerdo al diseño entregado, siendo importante el control en la ejecución y los ensayos de control de calidad de los elementos de sostenimiento ” antes de iniciar la excavación Esto genera certidumbre a la hora de definir los estándares de sostenimiento

Durante la ejecución es importante respetar los diseños de per-

Avances en estudios asociados a las propiedades físicas

de rocas – RR.HH. especializados

En este campo, de lo que tiene que ver con avances, los métodos usados tradicionalmente en ensayos y estudios son completamente adecuados a la actualidad. Lo importante en este punto es justamente contar con ensayos de determinación de resistencia a compresión, resistencia a corte, módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, para que los mismos sean medidos y no estimados como puede llegar a ocurrir en algunos casos sostenimiento Puede agregarse a esto inspecciones periódicas donde se verifica que los elementos del sostenimiento instalado, no presenten daño ni alteraciones

Existen ensayos destructivos y no destructivos Entre los ensayos destructivos podemos mencionar los ensayos de compresión simple y compresión triaxial, los ensayos de corte Entre los ensayos no destructivos podemos mencionar los ensayos realizados mediante ultrasonido para determinar las constantes mecánicas de las rocas.

En cuanto al perfil de las perso- nas que realizan los estudios o ensayos físicos en roca, es usual que sean ingeniero de minas, geólogo o ingeniero civil Esta formación es importante pues la mecánica de rocas es parte del plan de estudios de esas carreras

Construcción de rampas, galerías y chimeneas – Técnicas aplicadas

En la actividad minera la técnica más extendida para la ejecución de las excavaciones es la perforación y voladura de rocas Esta técnica aplica tanto a apertura de rampas, galerías y chimeneas aunque no es la única en ser utilizada

Es muy importante tener un correcto diseño de perforación, el que debe ser acorde a las características geomecánicas del lugar (cantidad y distribución geométrica de las perforaciones) y controlar que el mismo sea ejecutado siguiendo el diseño entregado En cuanto a la voladura, la misma debe ser también diseñada de manera tal que la roca sea fragmentada de manera correcta, es decir que pueda ser evacuada de manera eficiente Además la voladura debe de producir el menor daño posible al contorno ya que esto asegura que las tareas de saneo y si bien existe aún la forma convencional de perforación ascendente y voladura, la tendencia actual es mecanizar ya que hay menos exposición del personal reduciendo con esto el riesgo asociado a la caída de rocas Dentro de los métodos altamente mecanizados son conocidos los sistemas Raise Boring y Box Hole El primero necesita tener ejecutados los niveles de accesos

Hacia un adecuado sostenimiento de rocas

El sostenimiento adecuado para excavaciones subterráneas inicia con su correcto diseño y sigue con el correcto control en su ejecución.

“Las personas que realizan los estudios o ensayos físicos en roca, es usual que sean ingeniero de minas, geólogo o ingeniero civil ” superior e inferior entre los cuales se ejecuta un taladro piloto mediante perforación rotativa descendente y luego por la parte inferior se instala una cabeza rimadora la cual va escariando la roca al ser elevada consiguiendo con esto la ejecución de la chimenea por rozamiento y dejando paredes prácticamente sin daño El método Box Hole, se ejecuta un sistema similar al anterior con una cabeza rozadora, con la diferencia que su avance es desde abajo hacia arriba En estos casos el tipo de inserto de la rimadora va a depender de que tan abrasiva de la roca En ambos casos la chimenea tiene una sección circular

Para la ejecución de túneles con fines viales e hidráulicos también es usual la técnica de per-

“La perforación y voladura de rocas es la técnica más utilizada tanto para apertura de rampas, galerías y chimeneas ” sostenimiento puedan ser ejecutadas de manera rápida y eficiente Un contorno sobre excavado es evidencia de la falta de gestión de perforación y voladura y además lleva a que el sostenimiento sea mayor, incluso hasta tener que adaptar los estándares de sostenimiento para el sector con sobre excavación

Para la ejecución de chimeneas, foración y voladura, aunque dependiendo de la calidad de la roca y/o de la ubicación cercana a poblados puede preferirse la ejecución mediante equipos mecanizados como las tuneladoras (T B M – Tunnel Boring Machine) Este equipo excava a sección completa y consta de una cabeza giratoria elementos cortantes en su extremo en contacto con la roca a excavar

En cuanto al diseño del sostenimiento, este se puede dividir en dos etapas

El primer diseño es general, y tiene en cuenta las propiedades y la calidad del macizo rocoso proporcionados por el modelo geomecánico y modelo estructural de la mina Este modelo es construido con información colectada mediante el loggeo de las perforaciones diamantinas (DDH) realizadas durante la etapa de exploración y es de gran utilidad para la elaboración de los estándares de sostenimiento

A medida que se construye la mina, el modelo debe ser actualizado con la información colectada de cada avance y esta nueva información confirma o modifica el modelo inicial Con esta última información es con la que se termina de definir el sostenimiento a aplicar teniendo en cuenta los estándares de sostenimiento asociados a los diferentes dominios geomecánicos Hay que tener en cuenta además de la calidad de roca, la sección real obtenida la cual puede variar de la sección de diseño (en general hay sobre excavación), el uso que se le va a dar a la excavación y el tiempo que la misma va a permanecer abierta

El control en la ejecución del sostenimiento inicia en dar al ingeniero encargado de la operación y a los operadores instrucciones precisas sobre qué tipo de sostenimiento se debe instalar. Luego de esto se debe verificar en campo el cumplimiento según las instrucciones dadas Además se debe realizar las correspondientes pruebas de control de calidad para verificar que el sostenimiento instalado cumpla con sus capacidades de diseño Entre otras pruebas se realizan ensayos de arranque de per nos, ensayos de probetas de shotcrete, control de espesor de shotcrete, etc.

Consideraciones y elementos utilizados para una fortificación correcta

Como ya se mencionó en el punto anterior, es muy importante el diseño correcto y la adecuada ejecución y control en la ejecución de la misma y control posterior de los elementos de sostenimiento me- miento, pero va a depender también del tamaño de la excavación. En la actualidad están muy extendidos los estándares de sostenimiento que consideran pernos y malla como sostenimiento mínimo aun en rocas competentes Esto tiene que ver con asegurar al 100% que cualquier pequeño desprendimiento de rocas que pueda llegar a ocurrir quede contenido en la malla evitando el posible contacto con personas y equipos e incrementando el factor de seguridad

En cuanto a rocas de menor competencia, es decir con alto grado de fracturamiento, resistencias a compresión bajas y malas condiciones de sus discontinuidades tiene un mayor requerimiento de sostenimiento, que ira de un mínimo de pernos y malla, pasando a shotcrete con pernos hasta arcos metálicos

Actualmente en la actividad minera están en uso los siguientes

“Es muy importante tener un correcto diseño de perforación, el que debe ser acorde a las características geomecánicas del lugar y controlar que el mismo sea ejecutado siguiendo el diseño entregado ”

Diante Ensayos

En general un diseño de sostenimiento para macizos rocosos con resistencia media a alta, poco fracturada y con discontinuidades en buenas condiciones tiene un requerimiento bajo de sosteni- tipos materiales de sostenimiento:

• Per nos

• Malla

• Shotcrete

• Arcos Metálicos

Per nos

Los per nos proporcionan refuerzos al macizo rocoso desde el momento de su instalación generando zonas de compresión que hacen que el macizo rocoso vea incrementada su capacidad portante. Dependiendo de las necesidades de soporte de cada sector, se utilizan distintos tipos de pernos los cuales deberán ser indicados por el profesional

Entre los pernos podemos mencionar los siguientes:

• Pernos Split Set: es un tubo ranurado que ingresa a presión dentro de un taladro de menor diámetro que el perno Estos pernos vienen de diferentes diámetros, siendo los más usados los de 39 mm y los de 46 mm

• Per nos Helicoidales: se trata de una barra de acero que es ingresada en un taladro junto con una lechada de cemento o con resina de bajo tiempo de fragüe, y posteriormente se instala una placa y una tuerca para ajustar y hacer que el perno comience a trabajar

• Per nos Swelex: es un perno que está formado por un tubo de acero plegado que ingresa al taladro y luego es inflado con agua hasta alcanzar una presión tal que hace que complete su inflado y genere compresión en la roca a lo largo del mismo Al completar su inflado, el agua es expulsada

• Per nos Hydrabolt: es un perno similar al Swelex, con la diferencia en que al terminar su inflado mantiene el agua en su interior

• Per nos Cables: se trata de un cable formado por 7 hebras de acero, de las cuales 1 es el centro y las otras 6 están enrolladas alrededor del centro Son efectivos para detener el movimiento de la roca encajonante de los tajeos de explotación y otras excavaciones mayores como por ejemplo intersecciones entre dos excavaciones

Malla

La malla metálica es un sostenimiento de seguridad (Hoek, Kaiser y Bawden, 1997) que deberá ser capaz de soportar los fragmentos de roca (pequeños) que se pueden desprender entre un perno a otro, es muy efectiva y económica comparada con otros sistemas de retención de rocas sueltas (Ucar, 2004).

Las mallas representan un sistema eficaz para contener pequeños fragmentos de roca que puedan desprenderse del macizo rocoso entre un per no y otro. Es un elemento para contención superficial de rocas Las mallas son de acero, y pueden ser tejidas o electrosoldadas. Está más extendido el uso de las mallas electrosoldadas Las mismas son construidas con diámetros a partir de 4 mm, y cuadros de 10 cm x 10 cm Las longitudes y los anchos de cada paño nen (presión de aire, ángulo de la boquilla de lanzado, distancia de la boquilla a la superficie a proyectar)

Arcos Metálicos

Consiste en estructuras en arco compuestas por perfiles de acero que se ajustan a la sección típica de la excavación soportando la roca suelta del techo y de las paredes laterales de la excavación Son utilizadas en casos extremos cuando el macizo rocoso es de muy mala calidad, como roca muy fracturada o deleznable, o como una medida de contención de bloques de roca que son eyectados de la superficie de la excavación por estallidos de rocas.

Hay dos tipos de cimbra: rígidas y deslizantes Las rígidas que usan perfiles como W, H e I, suelen

“La voladura debe de producir el menor daño posible al contorno ya que esto asegura que las tareas de saneo y sostenimiento puedan ser ejecutadas de manera rápida y eficiente ” de malla son indicados por cada mina en función de sus necesidades

Shotcrete

Es un mortero lanzado neumáticamente sobre la superficie a recubrir, consiguiendo fragüe y endurecimiento rápido y altas resistencias Para conseguir de manera temprana estas altas prestaciones se trabaja con aditivos tales como acelerantes de fragüe, súper plastificantes, microsilice, fibras metálicas o de polipropileno Este tipo de sostenimiento requiere de personal altamente calificado para poder ser puesto en obra, ya que es muy importante la técnica de lanzado como el conocimiento y manejo correcto de los parámetros que intervie- tener platinas y pernos con tuerca para poder formar una estructura sólida que abarque todo el perfil de la excavación Las cimbras deslizantes usan perfiles como V y Ω, y están conformadas usualmente por tres segmentos que se deslizan entre ellos, sujetados y ajustados con uniones de tornillo. Tienen la peculiaridad de no ser netamente rígidas debido a que pueden deformarse en caso la presión sea muy alta o hasta que falle el macizo